PLC在锅炉自控系统中的应用

摘 要 ：对我公司原有5台10T蒸汽锅炉进行控制系统改造，采用 PLC与传统仪表相结合的控制方式，实现全自动控制并减少改造投资，提高蒸汽锅炉的运行效率的同时保证了锅炉的安全运行、减轻了操作工人的劳动强度，具有很强的实用性。

关键词 ：PLC 锅炉 自控

中图分类号：TF 文献标识码：A 文章编号：1009-914x（2014）02-01-01

首先对系统的架构、硬件组成和采用目的进行阐述。本次改造后锅炉控制系统采用完整的双星形冗余网络拓朴结构，保证网络系统具有完整的设备冗余和链路冗余结构，没有任何单点故障。系统采用PLC（可编程逻辑控制器）+上位机集中监控方式，实现自动程序控制和软手动控制，控制单元内不再设置常规仪表盘和模拟屏，取消一对一的硬手操。PLC控制系统内部主站和远程站间采用双网冗余通讯。系统中心配置2台交换机，用于连接新增锅炉控制系统，不仅能提高监控网络的数据交换速度，保证控制的实时性和可靠性，而且为与上层网络联网提供了冗余的以太网数据接口。

PLC采用欧姆龙CS1D系列，PLC控制系统内部主站和远程I/O站间网络为CONTROLLINK通讯协议，系统采用双CPU热备、双电源配置。PLC与上位机的通讯网络为工业以太网Ethernet，通讯速率10/100M，通讯协议TCP/IP。

上位机主要完成系统所覆盖车间的设备的操作，车间系统运行参数的显示、计算、报警、打印以及PLC参数设置、控制逻辑的修改，系统的调试。PLC接收上位机的操作指令完成对被控设备的控制、被控对象的联锁保护，系统的画面组态和逻辑组态均由上位机完成。

配置2台（套）既能同时使用又能互为备用的网络上位机，车间PLC配置容量足够的UPS电源，网络上位机、网络交换机 。控制系统的连锁，控制逻辑及控制算法全部在PLC内完成，不采用硬接线及依赖上位机。

用于驱动24VDC电磁阀的数字量输出（DO）采用CS1W-OD211模板的24VDC有源输出外，其它数字量输出（DO）（包括备用量）采用继电器扩展输出；执行机构、电动头反馈信号、电动机电流信号等4～20mA模拟量输入信号以及所有模拟量输出信号采用隔离器进行隔离，以减小电气干扰。

其次对软件部分进行阐述：

第一、软件组成，LC主要软件由上位机监控软件和PLC组态软件组成。它分别实现PLC网络上位机人机接口的监视和控制及实现PLC逻辑控制功能。上位机监控软件基于Windows Server 2008操作系统环境下运行，上位机监控软件支持分布式CLIENT/SERVER结构，并支持冗余以太网。上位机图形监控软件采用组态王的最新开发版和运行版。PLC组态软件也是基于Windows Server 2008操作系统环境下运行，能对PLC进行控制算法和逻辑组态的软件。组态软件可以采用功能块图（FBD），梯形图（LD），顺序功能流程图（SFC），指令表（IL），结构化文本（ST）等多种方法编程，既可离线又可在线进行组态。

第二、软件实现的功能，软件具有数据采集处理、控制、监视画面显示、参数越限报警、系统故障诊断、报警、制表、打印等功能。1.显示功能：具有多窗口的PID图，报警画面，趋势图，指导画面，控制画面，参数修改画面，故障诊断画面，动态画面等各种监视画面。2.控制操作功能：可通过鼠标对画面上的对象进行开关或增减操作。采用程控、远控、就地控制相结合的方式，对于电动门、泵、风机等控制对象除了在控制室进行远方控制外，保留就地操作手段。 对于程序控制系统，在上位机上满足对整个系统的自动、跳步、半自动、手动、检修屏蔽操作的基本要求，也可以实现在满足相关约束条件下任意步序启动、安全停止、暂停功能；自动/半自动/人工干预之间的无扰切换；人工控制运行终点参数。3.在手动方式下操作员启停电动机、开关阀门及其他设备时，LCD画面提供操作指导。 现场设备故障，影响程控前进时，在满足相关约束条件下，运行人员干预可进行跳步操作。4.报警功能：当发生报警时，在报警一览表中显示，报警一览表中还有报警确认和报警屏蔽等功能。5.安全功能：分别设定操作员和系统维护员的进入口令。在运行环境下，屏蔽操作系统所有热键，从而锁定系统自由进出。系统受电后自动恢复运行状态。能设定操作站的优先级来保证控制室内操作站与就地上位机同时操作的安全性。6.历史数据管理，可对所有采集数据任意设定存取间隙和存取方式。7.打印报表，可按用户定义的报表格式进行定时、报警和随机打印。8事件记录，事件和内部时钟可按时间顺序区分和管理，并可及时显示和打印。9.操作指导功能：提供必要的在线帮助信息，包括各种操作指南，系统概述等信息。

本次改造结束后我公司锅炉运行已有一年之久，目前运行稳定，操作可靠，由于实现自动控制系统自动调节风、压、煤及负荷的配比，大大节省了燃煤并且操作人员由原来的每班6人减为每班3人，因此经济效益十分明显。